啤酒巴氏殺菌工序的過程控制

1、啤 酒 巴 氏 殺 菌 工 序 的 過 程 控 制【摘 要】殺菌機(jī)的殺菌效果與PU值密切相關(guān)，同時也受到被殺菌對象的客觀條件限制。不同包裝材料和包裝形式?jīng)Q定了如何去更好地對殺菌機(jī)的溫度時間參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并影響著對生產(chǎn)過程工序穩(wěn)定性的有效把握。【關(guān)鍵詞】 殺菌機(jī) 過程控制 PU值隧道式巴氏殺菌設(shè)備是保證啤酒保質(zhì)期、提高啤酒生物穩(wěn)定性的可靠和簡便的方法，但在實際應(yīng)用中就存在一些認(rèn)識上的誤區(qū)而造成產(chǎn)品的風(fēng)險。在此就殺菌機(jī)的使用問題談一談心得體會。巴氏殺菌機(jī)的工作原理是溫度控制儀將設(shè)定的PU值轉(zhuǎn)化為各溫區(qū)水槽的實際控制溫度曲線，通過對溫度的檢測精確控制各溫區(qū)的溫度變化，主傳動電機(jī)帶動上下兩層輸瓶鏈網(wǎng)將

2、瓶裝啤酒依次經(jīng)過三個溫區(qū)的逐級升溫預(yù)熱、兩個溫區(qū)的殺菌和三個溫區(qū)的逐級降溫冷卻過程，達(dá)到將啤酒殺菌又冷卻至室溫以保持風(fēng)味特性的目的。其工藝流程與設(shè)備示意簡圖如下：工藝流程圖進(jìn)瓶 自來水 第一溫區(qū) 第二溫區(qū) 第三溫區(qū) 第四溫區(qū)第五溫區(qū) 噴淋 加熱第六溫區(qū)第七溫區(qū)第八溫區(qū) 蒸汽供應(yīng) 出瓶設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖一般情況下，采取的工藝要求是：1、設(shè)定PU值：1822PU（依據(jù)實際的灌裝現(xiàn)場衛(wèi)生控制水平和PU值檢測情況確定，其設(shè)定的基本指導(dǎo)思想是在最大限度保證啤酒的微生物安全的前提下的最低值，由于涉及到各溫區(qū)的溫度分配問題，所以需要對整個升降溫過程進(jìn)行精細(xì)的跟蹤檢測）；2、實測PU值：1225PU（附加對灌裝設(shè)

3、備衛(wèi)生的監(jiān)管控制，因為在PU計的行走路線上如果由于衛(wèi)生問題導(dǎo)致噴淋嘴堵塞，則會直接影響到酒體溫度的合理升降；另外將控制范圍擴(kuò)大的原因主要是為生產(chǎn)過程中不可避免的故障問題而導(dǎo)致的停機(jī)情況考慮，具體的后面都將詳述；低限值的控制存在兩個方面的考慮，一個是正常蛇定值控制下的實際檢測值為12，另一個是限制車間在生產(chǎn)過程中不得因線效率的原因提高設(shè)備的運(yùn)行速度）；3、各溫區(qū)顯示溫度：設(shè)定值1.0報警，設(shè)定值2.0停機(jī)（主要是控制蒸汽加熱與水冷卻時對溫度的影響程度，相對來說對一溫區(qū)的控制可以稍微放松一些）；4、各溫區(qū)實際溫度：顯示值0.5（主要是控制溫度探頭的合理檢測誤差范圍）；5、各溫區(qū)水溫差值：15（一般

4、來說影響不大，因為對瓶及酒體的加熱是一個緩慢過程，并且各溫區(qū)是連續(xù)的，存在有接合部，所以沒有相對劇烈的溫差變化）；6、出瓶酒溫：38（受季節(jié)影響較大，一般地說冬季溫度比較低時可以控制在35以下）；7、噴沖情況：及時清理過濾網(wǎng)、疏通噴嘴，防止噴嘴堵塞或噴淋水未散開（主要是為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，因為在上述條件基本具備時，噴沖情況的好壞就是影響到殺菌效果的根本性因素）；8、停止運(yùn)行2分鐘后四、五溫區(qū)開始逐級進(jìn)行補(bǔ)水降溫（如第二點中所闡述，當(dāng)設(shè)備整條生產(chǎn)線上的各工序設(shè)備機(jī)臺，不可避免地出現(xiàn)故障時，如果不能進(jìn)行最有效快捷的排除，那么影響殺菌強(qiáng)度就會成為必然，但如何將影響控制到最低則是需要認(rèn)真考慮分析的

5、關(guān)鍵）；采取的操作要求是：1、開機(jī)前，關(guān)閉全部水箱門和水箱內(nèi)的放液閥，確保不漏水，檢查兩側(cè)面機(jī)體門是否關(guān)好，檢查頂蓋板是否都蓋上；2、打開供水總閥和第一、二、三、五、六號水箱的供水閥門，向各水箱內(nèi)加水；3、打開壓縮空氣進(jìn)氣閥門，排空減壓閥中的水使空氣壓力控制在0.30.1Mpa；4、打開電控柜上的總電源開關(guān)，此時自動溫控系統(tǒng)的觸摸屏顯示出畫面和默認(rèn)的設(shè)定PU值；5、觀察設(shè)備的溢流管，當(dāng)有水流出時，啟動第一（第一溫區(qū)）和第十水箱（第八溫區(qū)）的水泵，當(dāng)溢流管再次有水流出時，啟動第二（第二溫區(qū)）和第九水箱（第七溫區(qū)）的水泵；6、依上一步操作，直到所有水箱的水泵啟動，當(dāng)溢流管再次有水流出時，關(guān)閉注入水

6、箱的閥門，將進(jìn)水壓力調(diào)整為0.10.2Mpa；7、依次打開通向各加熱器的截止閥和旁路上的截止閥，緩慢打開蒸汽管道總閥和進(jìn)行加溫；8、觀察自動溫控系統(tǒng)觸摸屏上顯示的數(shù)據(jù)，當(dāng)各溫區(qū)水溫的顯示值PV與設(shè)定值SV相當(dāng)時，關(guān)閉各蒸汽旁路截止閥，并使蒸汽壓力保持在0.50.1Mpa；9、由自動溫控系統(tǒng)通過氣動薄膜閥自動控制各溫區(qū)溫度；10、當(dāng)各溫區(qū)水溫達(dá)到控制要求時，啟動上下主傳動和進(jìn)出輸送帶，投入生產(chǎn)；11、生產(chǎn)過程中應(yīng)隨時注意各溫區(qū)的溫度變化情況，并每隔1小時記錄各溫區(qū)溫度一次，另外每班應(yīng)不定期用溫度計對各溫區(qū)水溫進(jìn)行手動測量，以核對溫度顯示情況；12、班中應(yīng)及時清洗各水箱的過濾網(wǎng)，以防堵塞；13、生

7、產(chǎn)過程中，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備有異常情況，應(yīng)立即啟動故障應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行處理，并做好相關(guān)記錄；14、生產(chǎn)結(jié)束后，關(guān)閉蒸汽總閥、各水泵開關(guān)、總水閥，切斷電源總開關(guān)，10分鐘后關(guān)閉壓縮空氣截止閥。15、殺菌機(jī)每個潤滑點，每50小時進(jìn)行一次潤滑，按規(guī)定換油；16、每天保養(yǎng)：及時清洗泵的過濾網(wǎng)，檢查噴嘴是否堵塞和脫落；17、每周保養(yǎng)：清洗設(shè)備內(nèi)外，清理噴水管，檢查鏈網(wǎng)是否完整，檢查熱交換器積垢情況；18、每月保養(yǎng)：檢查泵的緊密性，檢查熱交換器和蹦的積垢情況，檢查氣動儀表及開關(guān)是否漏氣；19、按生產(chǎn)設(shè)備的使用和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程進(jìn)行日常保養(yǎng)，做好設(shè)備表面和周圍環(huán)境的衛(wèi)生；20、每季度用1.5%左右濃度的回收堿液對殺菌機(jī)進(jìn)行

8、加熱除垢和殺菌，運(yùn)行時手動控制各溫區(qū)溫度在6575、時間為30分鐘，完畢后排空，用清水沖洗至pH值9（注，試驗證明，此狀態(tài)的水即使存在掛壁情況也不會對瓶子外觀和貼標(biāo)效果產(chǎn)生影響）；21、每年用1%左右濃度的磷酸進(jìn)行除垢，運(yùn)行時手動控制各溫區(qū)溫度在8095、時間為60分鐘，完畢后排空，用清水沖洗至pH值6。為應(yīng)對在生產(chǎn)中常見的設(shè)備結(jié)構(gòu)或運(yùn)行故障與工藝控制偏差，制定應(yīng)急預(yù)案，以保證對發(fā)生的簡單事故的及時和有效處理1、PU值過高，應(yīng)檢查設(shè)備運(yùn)行是否順暢、停機(jī)補(bǔ)水程序運(yùn)行是否正常或者第四、五溫區(qū)溫度是否過高，進(jìn)行及時的調(diào)整處理，并及時上報質(zhì)控員和班組、車間管理人員；不能及時排除故障的應(yīng)先通知前道停止灌

9、裝，將所有灌裝后的酒殺菌完畢后進(jìn)行維修，直到正常運(yùn)行后可以開始生產(chǎn)。2、PU值過低，應(yīng)檢查第四、五溫區(qū)溫度是否過低（蒸汽壓力過低或閥門故障等）、噴淋壓力是否過低、噴嘴是否堵塞，進(jìn)行及時的調(diào)整處理，并及時上報質(zhì)控員和班組、車間管理人員；不能及時排除故障的應(yīng)先停機(jī)進(jìn)行維修，直到正常運(yùn)行后可以開始生產(chǎn)。3、出瓶酒溫過高，應(yīng)檢查降溫區(qū)的溫度是否正常、噴淋情況是否正常，進(jìn)行及時的調(diào)整處理。從單條包裝生產(chǎn)線的一般控制情況來看，存在上述的簡單故障和工藝控制偏差，但對幾條包裝生產(chǎn)線的殺菌機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，包裝瓶型的不同對過程參數(shù)的設(shè)置影響很大。如下圖一所示的各種包裝瓶型，依次為350ml易拉罐、50

10、0ml玻璃瓶裝、620ml玻璃瓶裝、330ml玻璃瓶裝（在此不對每種瓶的個體差異進(jìn)行考察）圖一 不同的包裝瓶型按照巴氏殺菌的冷核控制理論，上述各種瓶型的不同（高度、瓶徑與外形以及材質(zhì)）決定了冷核所處位置的差異性，即冷核距離瓶嘴和外壁的長短差異，也就決定了采用相同控制程序（加熱和冷卻水溫相同）的話，冷核受到加熱和冷卻的速度和最高溫度的不同。如上述500毫升玻璃瓶，其高度為230毫米、直徑為70毫米，冷核位置在距瓶底約37毫米處（依據(jù)PU值測定儀配送的溫度探頭進(jìn)行計算，下同）；620毫升玻璃瓶，其高度為290毫米、直徑為72毫米，冷核位置在距瓶底46毫米處；330毫升玻璃瓶，其高度為207毫米、直

11、徑為60毫米，冷核位置在距瓶底33毫米處；但最容易導(dǎo)致認(rèn)識不清而引起判斷錯誤的是350毫升易拉罐，其高度為123毫米、直徑為64毫米，但冷核位置與前面三種不同，原因在于易拉罐為倒置殺菌（為了對封口效果不良的罐體進(jìn)行剔除而采取的措施），直筒型的外形決定了在加熱時受到的水流的沖擊與一般玻璃瓶不同，雖然有鋁制罐體的良好導(dǎo)熱性，但其底部的凹槽（測定容積為12.1毫升，見下圖二）是熱水加熱及冷水降溫的緩沖區(qū)，影響傳熱的效果并決定冷核位置的差別，按我們的估算應(yīng)該在距底部5毫米即接近底面處（即拉環(huán)面，中間凸起、四周凹進(jìn)，其測定容積為8.8毫升），而且由于罐罐之間的間隔性較?。ㄈ缦聢D三所示），在殺菌時就相當(dāng)于

12、在罐體上方形成了一水的緩沖層，進(jìn)而影響到了整個酒體的溫度升降。圖二 易拉罐底部凹槽圖三 易拉罐陣列間隙圖圖四 500ML線殺菌過程各溫區(qū)溫度控制設(shè)定在最初的設(shè)備調(diào)試時，原配的殺菌機(jī)控制程序的設(shè)定就有考慮瓶型的影響（易拉罐只有考慮鋁制罐體的良好導(dǎo)熱性，略顯不足），就產(chǎn)生了我們不同生產(chǎn)線殺菌機(jī)采用相同設(shè)定PU值時各溫區(qū)溫度的明顯差別，如PU統(tǒng)一設(shè)定為20時，各殺菌機(jī)控制程序的溫區(qū)設(shè)定溫度如表一所示（500ML線殺菌過程各溫區(qū)溫度控制設(shè)定界面如圖四所示）：表一 溫區(qū)控制溫度設(shè)定值（單位：）類別一溫區(qū)二溫區(qū)三溫區(qū)四溫區(qū)五溫區(qū)六溫區(qū)七溫區(qū)八溫區(qū)線一(330ml/350ml)0.0038.0148.016

13、3.0061.2246.0137.510.00線二(500ml)33.540.049.064.061.247.039.532.0線三(620ml)33.541.551.566.561.249.541.033.0但一般隨著使用時間的延長及軟件的更新?lián)Q代，各瓶型的差異性問題就好像被忽略了。往往是為了使用的方便而全都采用一套軟件，比如說都使用大瓶的溫度控制系統(tǒng)，這樣一來就會造成雖然是控制值相同，但實際檢測出來的結(jié)果相差較多，即對于小瓶來說存在過殺菌問題。相反，如果都使用小瓶的溫度控制系統(tǒng)，就會造成大瓶的殺菌不足，生物穩(wěn)定性得不到保證。那么在拿到一個新的溫度控制程序時，在正式使用之前，一定要進(jìn)行各溫區(qū)

14、溫度分布情況的詳細(xì)分析，對照PU值測定儀記錄的溫度變化曲線來調(diào)整各溫區(qū)的設(shè)定值，保證在每個特殊瓶型的生產(chǎn)線上，不會由于不同溫區(qū)運(yùn)行時間上的差別，造成對酒體中冷核部位檢測的溫度的合理升降的影響。以500ML線為例確定各溫區(qū)溫度設(shè)定值的過程。圖五 500ML線殺菌過程溫度變化曲線如上圖五所示的溫度變化曲線，在第一溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被提升到21左右，這是第二溫區(qū)升溫過程的基礎(chǔ)，如果達(dá)不到該值則會影響到后續(xù)整個升降溫度的進(jìn)程，后同；第二溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被提升到30左右，第三溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被提升到38左右，第四溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被提升到58左右，第五溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫

15、被提升到該溫區(qū)的設(shè)定值61.2左右，第六溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被降到52左右，第七溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被降到44左右，第八溫區(qū)結(jié)束時冷核部位的酒溫被降到33左右。這樣就基本能夠保證在實際控制PU值為工藝要求的12時，設(shè)定PU值在20左右。圖六 易拉罐PU值檢測配套裝置圖七 易拉罐PU值檢測時采用的兩種不同大小的密封墊 作為一個相對特殊的瓶型，易拉罐與玻璃瓶存在有極大的差別（如前所述分析），而且按照目前的易拉罐殺菌機(jī)溫度系統(tǒng)及PU值測定儀配套提供的易拉罐檢測裝置（如圖六所示）來看，對導(dǎo)熱性的分析還不夠深入。從實際檢測情況來看，在易拉罐的上、下方插入溫度探頭及使用不同的密封墊其結(jié)果都存在有較大的差別，結(jié)果PU值分別為上方（拉環(huán)面在上）插入時較下方插入時高2左